Manuel : Synthèse chapitre 1 : Les ondes Les caractéristiques d`une

Manuel :
Synthèse chapitre 1 : Les ondes
1.1 Les caractéristiques d’une onde
- Une onde est une perturbation dont la propagation permet un transport d’énergie.
- Une onde est transversale lorsque sa direction de propagation est perpendiculaire â la
direction de la perturbation.
- Une onde est longitudinale lorsque sa direction de propagation est parallèle à la
direction de la perturbation.
- La longueur d’onde (λ) est la distance entre deux points de l’onde séparés par un cycle
complet.
- La période (T) d’une onde correspond au temps nécessaire à l’onde pour effectuer un
cycle complet,
- L’amplitude (A) d’une onde est le déplacement maximum effectué par un point de
l’onde par rapport à sa position d’équilibre.
- La fréquence (f) d’une onde est égale au nombre de cycles complets effectués par l’onde
en une seconde.
- L’équation universelle des ondes est : v= λ•f
1.2 Les ondes lumineuses
- Une onde lumineuse est une perturbation électromagnétique dont la propagation
permet le transport d’énergie lumineuse.
- Les ondes électromagnétiques sont des ondes transversales qui se déplacent dans le
vide à la vitesse c=299 792 458 m/s
- Le spectre électromagnétique représente l’ensemble des ondes électromagnétiques
classées selon leurs fréquences (f) [ou leurs longueur d’onde (λ)].
- Le spectre électromagnétique se divise en plusieurs zones. Par ordre croissant
d’énergie, on a : les ondes radio, les micros-ondes, le rayonnement infrarouge, la
lumière visible, le rayonnement ultraviolet, les rayons X et les rayons gamma.
-
- La zone de la lumière visible est comprise entre celles des rayonnements infrarouge et
ultraviolet.
- Un front d’onde est une ligne imaginaire qui relie tous les points touchés par l’onde au
même instant.

- Un train d’ondes est une série consécutive d’ondes qui se propagent dans la même
direction.
- Un rayon d’onde est une flèche perpendiculaire au front d’onde qui représente la
direction de propagation de l’onde.
- Un rayon lumineux est une flèche qui représente la direction de propagation d’une onde
électromagnétique et qui est perpendiculaire à son front d’onde.
- Un faisceau lumineux est un ensemble de rayon lumineux.
- La formation de l’ombre est une indication de la propagation rectiligne de la lumière.
- Les milieux opaques bloquent complètement le passage de la lumière, de sorte qu’il est
impossible de voir à travers.
- Les milieux transparents permettent à la lumière de passer. Il est possible de voir à
travers ces milieux.
- Les milieux translucides permettent le passage de la lumière, mais diffusent la lumière
dans toutes les directions. Cette diffusion empêche de distinguer nettement les objets
lorsqu’on regarde à travers ces milieux.
- Trois phénomènes peuvent se produire lorsque la lumière rencontre un nouveau
milieu : la réflexion, la transmission ou l’absorption.
- La réflexion se produit lorsque la lumière atteint la surface de matériaux qui ont la
propriété de modifier la trajectoire des rayons lumineux et de les renvoyer vers le
milieu d’où ils proviennent.
- La transmission a lieu lorsque la lumière traverse certains matériaux transparents ou
translucides.
- L’absorption survient lorsqu’une onde lumineuse se propage dans une substance et que
son énergie diminue le long de son parcours.
Chapitre 2 : La réflexion de la lumière
La réflexion correspond au changement de direction de la lumière à la suite de rencontre
avec une surface qui la renvoie dans le milieu d’où elle provient.
2.1 Les types de réflexions
2.2 La géométrie de la réflexion
- Le rayon incident est le rayon lumineux qui se dirige cers la surface réfléchissante.
- La normale est une droite imaginaire, perpendiculaire à la surface réfléchissante et issue
du point d’incidence.
- L’angle d’incidence (θi) est l’angle formé par le rayon incident et la normale.

- Le rayon réfléchi est le rayon lumineux qui s’éloigne de la surface réfléchissante.
- L’angle de réflexion (θr) est l’angle formé par le rayon réfléchi et la normale.
2.3 La réflexion sur un miroir plan : les lois de la réflexion
- La première loi de la réflexion stipule que le rayon incident, le rayon réfléchi et la normale
appartiennent tous au même plan.
- La seconde loi de la réflexion stipule que l’angle d’incidence et l’angle de réflexion sont
égaux (θi = θr).
2.4 La réflexion sur les miroirs sphériques
- Un miroir sphérique est une calotte sphérique découpée dans une sphère creuse
réfléchissante.
- Un miroir concave, aussi appelé miroir convergent, focalise les rayons lumineux
parallèles à sont axe principal (AP) en un point situé à l’intérieur de sa courbure appelé
foyer (F). L’axe principal (AP) est l’axe de symétrie du miroir sphérique.
- Un miroir convexe, aussi appelé miroir divergent, fait diverger les rayons luineux
parallèles à son axe principal (AP).

-
- Les points principaux d’un miroir sphérique
o Le centre ce courbure (C) correspond au centre de la sphère dont provient le
miroir sphérique.
o Le foyer (F) est le point où convergent les rayons lumineux parallèles à l’axe
principal (AP, ici A).
o Le sommet (S) correspond au centre géométrique de la surface du miroir.
o Les trois points principaux d’un miroir sphérique sont tous situés sur l’axe
principal (AP, ici A)
- Les grandeurs caractéristiques d’un miroir sphérique
o La distance focale (f) est la distance qui sépare le sommet (S) du foyer (F).
o Le rayon ce courbure (R) est la distance qui sépare le centre de courbure (C) et
le sommet (S). Comme le miroir sphérique provient d’une sphère, le rayon de
courbure représente aussi la distance entre le centre de courbure et n’importe
quel point de la surface du miroir.
- Les rayons principaux d’un miroir concave
o Le premier : Tout rayon incident parallèle à l’axe principal (AP) d’un miroir
concave est réfléchi vers le foyer (F) de ce miroir.
o Le deuxième : Tout rayon incident passant par le foyer (F) d’un miroir concave
réfléchi parallèlement à l’axe principal (AP) du miroir.
o Le troisième : Tout rayon incident passant par le centre de courbure (C) d’un
miroir concave est réfléchi sur lui-même.
o f= R/2
- Les rayons principaux d’un miroir convexe
o 1er : Tout rayon incident parallèle à l’axe principal (AP) d’un miroir convexe est
réfléchi dans une direction dont le prolongement provient du foyer (F) du
miroir.
o 2ème : Tout rayon incident dont le prolongement passe par le foyer (F) d’un
miroir convexe est réfléchi parallèlement à l’axe principal (AP) du miroir.

o 3ème : Tout rayon incident dont le prolongement passe par le centre de courbure
(C) d’un miroir convexe réfléchi sur lui-même.
- L’aberration sphérique
o Pour des petits angles d’incidence (θi), c’est-à-dire lorsque la dimension du
miroir est plus petite que son rayon de courbure (R), le foyer (F) est situé à mi-
chemin entre le sommet (S) et le centre de courbure (C). Si cette condition n’est
pas respectée, les rayons lumineux ne seront pas réfléchis en un seul point, et le
miroir sphérique présentera une aberration sphérique.
o Il est possible de minimiser l’aberration sphérique en utilisant des miroirs
sphériques dont les dimensions sont inférieures à leur rayon de courbure (R). La
forme idéale est celle d’un miroir parabolique.
2.5 Les images
Les caractéristiques des images
- Une image est la représentation d’un objet lumineux par un ensemble de points résultant
de la convergence des rayons lumineux issus des divers points de cet objet ou du
prolongement de ces rayons.
- Une image peut être réelle ou virtuelle.
- Une image est dite réelle lorsque le système optique dévie (ou contraint) les rayons
lumineux issus d’un point-source de façon à les faire converger vers un point-image.
- Une image réelle peut être projetée sur un écran.
- Une image est dite virtuelle lorsque les points-images dont elle est constituée semble
provenir du prolongement fictifs des rayons lumineux que le système optique fait diverger.
- Une image virtuelle ne peut pas être projetée sur un écran.
- Une image peut être droite ou inversée. Elle est droite lorsqu’elle est dans le même sens
que l’objet. Elle est inversée lorsqu’elle est tournée de 180° par rapport à l’objet.
Les images formées par un sténoscope
- Le sténoscope consiste en une boîte opaque dont la face avec est percée d’un trou de très
petit diamètre et dont la face intérieur opposée au trou est converte par un écran.
- Les images formées par les sténoscopes sont réelles et inversées et généralement plus
petites que l’objet.
- Le grandissement (g) est le rapport entre la hauteur de l’image (hi) et celle de l’objet (ho).
Dans un sténoscope, la taille de l’image (hi) est inversement proportionnelle à la distance
entre l’objet lumineux et le sténopé (do) et directement proportionnelle à la profondeur du
sténoscope (di).
g= hi= di
ho do
Les images formées par les miroirs plans